中国科大团队构建全球首个核自旋量子“捕手”

　　在浩瀚宇宙中，人类肉眼可见的恒星、行星等普通物质，仅占宇宙总质量的4.9%。而占比高达26.8%的暗物质，就像一位“隐形邻居”——它不发光、不与普通物质发生电磁相互作用，却能通过引力影响星系运动，是宇宙构成的关键部分。

　　轴子作为暗物质的热门候选者，其形成的场可能存在“宇宙褶皱”般的拓扑缺陷，被科学家形象地称为“暗物质墙”。当地球穿越这堵“无形之墙”时，轴子可能与量子传感器中的原子核发生极微弱的相互作用，产生转瞬即逝的信号。要捕捉这个信号，难度堪比在沸腾的广场上，精准分辨出一片特定雪花落地的声音。

　　为攻克探测难题，研究团队给量子传感器装上了两件“硬核装备”：一是将转瞬即逝的信号“储存”在接近分钟级的核自旋相干态中，大幅延长了信号探测窗口；二是通过自研量子放大技术，将微弱信号增强一百倍，让“蛛丝马迹”不再难寻。

　　团队还将五台超灵敏量子传感器分别部署在合肥与杭州，通过卫星时间精确同步，构建成分布式探测网络。这种组网模式能极大过滤误报，让探测结果的可靠性达到前所未有的高度。

　　经过两个月的持续观测，团队虽未捕捉到明确的“暗物质墙”穿越信号，却取得了关键进展：在广泛的轴子质量范围内，给出了该暗物质模型最严格的限制标准。

　　其中部分质量区间的限制精度比天文学家用超新星观测的结果高出40倍，首次实现实验室探测精度超越天文观测。

　　《自然》审稿人高度评价：“这项工作为粒子物理和天体物理研究提供了强大工具，将激发新的研究浪潮。”

　　据科研人员介绍，该研究不仅为暗物质探测开辟了新路径，其网络化、分布式探测思路，未来还可与引力波天文台协同，用于搜寻更多宇宙奥秘。

　　目前，该团队计划进一步扩大“量子探测网”的覆盖范围，通过全球组网、空间部署等方式，将探测灵敏度再提升4个数量级，让这张“探测网”持续向宇宙更深处探索。(完)